Development of stretchable and conductive 3D printed sensor structures for washable textile applications

Abstract

This dissertation project arises from the need to monitor patients after a total knee operation, using an intelligent elastic band. The specific aim of this work is to evaluate the influence of parameters, such as cross-sectional area and pattern, on elastic conductors for e-textile applications. For this purpose, a 3D printer capable of printing a conductive paste with different print diameters was used, using five different designs. The substrate used for the printing was a polyurethane film, as it is close, in terms of elasticity, to textile substrates. In terms of testing, the electrical resistance was kept as an analysis reference since it is inversely proportional to conductivity. The samples were subjected to a maximum stretch of 10% and the collected values were analyzed before and after a domestic washing cycle. The results allowed to conclude that an increment of the cross-sectional area is inversely proportional to the sample’s resistance and that the washing process negatively affects its resistance. It was not possible to make any final conclusions on the influence of the pattern on the sample’s resistance. This work serves as a database for future work.

Este projeto de dissertação surge da necessidade de monitorizar pacientes após uma operação total ao joelho, através de uma banda elástica inteligente. O objetivo específico deste trabalho é a avaliação da influência de parâmetros, como a área transversal e o padrão, em condutores elásticos para aplicações em e-têxteis. Para tal, foi utilizada uma impressora 3D capaz de imprimir uma pasta condutora com diferentes diâmetros de impressão, utilizando cinco designs distintos. O substrato utilizado para a impressão foi um filme de poliuretano, uma vez que se aproxima, em termos de elasticidade, de substratos têxteis. Em termos de testagem, a resistência elétrica foi mantida como referência de análise uma vez que é inversamente proporcional à condutividade. As amostras foram submetidas a uma estiragem máxima de 10% e os valores recolhidos foram analisados antes e depois de serem submetidos a uma ação de lavagem doméstica. Os resultados permitiram concluir que o aumento da área transversal é inversamente proporcional à resistência das amostras e que o processo de lavagem afeta negativamente a sua resistência. Não foram possíveis retirar conclusões finais acerca da influência dos padrões na resistência das amostras. Este trabalho serve como uma base de dados para trabalhos futuros.